(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する２つの主面を有する圧電素子と、
伸縮性のある部材からなり、前記主面の一方が貼り付けられる水平面を備えた台座と、
前記台座の端部から互いに異なる方向に延びる４本の梁部材と、
前記梁部材が接続され、前記圧電素子と前記台座とを支持する支持部材と、を備え、
前記各梁部材は、前記台座に接続され前記台座の前記水平面と平行に延びる延長部と、前記延長部に連なり、前記延長部と交差する方向に延在する立上がり部と、を有し、前記立上がり部と前記延長部とが成す角度が、１２０°〜１５０°の範囲内である、圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記梁部材の前記台座に接続された端部と、前記支持部材に接続された端部とが、前記台座の表面と平行をなす一平面内に位置しないように構成されている、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記台座及び前記４本の梁部材が一体部材として構成されている、請求項１または２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記圧電素子の形状が円形である、請求項１から３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記圧電素子の形状が正方形である、請求項１から３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
２つの前記圧電素子が、前記台座の両面に配置されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記圧電素子は、圧電材料層と電極層とが交互に積層された積層型構造である、請求項１から６のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項８】
前記延長部又は前記立上がり部の一部に湾曲部が形成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項９】
前記湾曲部は、その一端を前記延長部の端部に一致させた状態で、前記立上がり部の一部に形成されている、請求項８に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
前記立上がり部に連なると共に、前記立上がり部に対し交差する方向に延在し、その端部が前記支持部材に接続されている他の延長部を更に有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１１】
前記他の延長部は、前記支持部材に固定される固定端を有し、前記固定端の周りを振動可能である、請求項１０に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１２】
前記圧電素子の主面は、電界の状態に応じて拡大又は縮小するような伸縮運動を行う、請求項１から１１のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１３】
２つの前記梁部材の前記立上がり部が前記台座を挟んで向かい合うように配置されている組が、２組設けられている、請求項１から１２のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータにおける前記圧電素子、前記台座、又は前記延長部の少なくとも一部に接合された振動膜とを有し、前記圧電アクチュエータを駆動源として前記振動膜が振動することで音を発生する音響素子。
【請求項１５】
請求項１４に記載の音響素子を搭載した電子機器。
【請求項１６】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを搭載した電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を用いて振動を発生させる圧電アクチュエータ、それを用いた音響素子及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スピーカなどの音響素子の駆動源として、その取扱いの容易さから電磁式アクチュエータが利用されている。電磁式アクチュエータは、永久磁石とボイスコイルとを有しており、磁石を用いたステータの磁気回路の作用により振動を生じるものである。電磁式スピーカは、圧電アクチュエータの振動部に固定された、有機フィルム等の低剛性な振動板を振動させて音を発生させるものである。【０００３】
ところで近年、携帯電話機やパーソナルコンピュータの需要が増えており、これに伴なって、小型かつ省電力のアクチュエータの需要が高まりつつある。しかしながら、電磁式アクチュエータは、磁力を発生させる際にボイスコイルに多くの電流を流す必要がある。そのため、省電力性に問題があり、また、その構造上、小型薄型化にも不向きであった。加えて、電磁式アクチュエータでは、ボイスコイルからの漏洩磁束によって発生する弊害を防止するため、電子機器への適用に際しては電磁シールドを施す必要がある。このことからも携帯電話機等の小型電子機器への使用には不向きである。更に、小型化に伴ってボイスコイルが細線化し、その結果、線材の抵抗値が増すことから、ボイスコイルが焼損する可能性もあった。【０００４】
上記のような問題点に対して、圧電素子を駆動源とした圧電アクチュエータが開発されている。圧電アクチュエータは電磁式アクチュエータに代わる薄型振動部品として、小型軽量、省電力、無漏洩磁束などの特徴を有する。圧電アクチュエータは、例えば圧電セラミック素子（単に「圧電素子」ともいう）と台座とが接合された構造となっており、圧電素子の運動により機械的振動を発生させる。【０００５】
圧電アクチュエータの基本的な構成について、図３１、図３２を参照して説明する。図３１は、従来の圧電アクチュエータの構成を示す斜視図であり、図３２は、図３１の圧電アクチュエータの振動の態様を模式的に示す断面図である。【０００６】
図３１に示すように、圧電アクチュエータ５５０は、圧電セラミックスからなる圧電素子５１０と、それが固定される台座５２４と、台座５２４の外周部を支持する支持部材５２７とを有している。圧電素子５１０に交流電圧を印加すると、圧電素子５１０は伸縮運動を行う。図３２に示すように、台座５２４はこの伸縮運動に応じて、凸型のモード（実線にて示す）に変形したり、凹型のモード（破線にて示す）で変形したりする。このようにして台座５２４は、支持部材５２７との接合部５２４ａを固定端とし、台座中央部を移動部として、図示の上下方向に振動することとなる。【０００７】
しかし、圧電アクチュエータは小型薄型化には有利であるが、電磁式アクチュエータと比較して音響素子としての性能では劣るという面がある。これは、圧電素子自体が高剛性であり、電磁式アクチュエータと比較して十分な平均振動振幅が得られないことに起因する。つまり、アクチュエータの振幅が小さければ、音響素子の音圧も小さくなってしまうためである。【０００８】
これに対し特開２０００−１４０７５９号公報には、台座の外周部を比較的変形し易い梁で支持し、大きな振動振幅を得る技術が開示されている。また、特開２００１−１７９１７号公報には、同様の趣旨で、台座の周辺部に円周に沿ってスリットを入れて板バネを構成し、大きな振動振幅を得るようにした技術も開示されている。【０００９】
これについて図３３を参照して簡単に説明する。図３３は、特開２０００−１４０７５９号公報に開示された圧電アクチュエータの構成を示している。ここでは圧電素子６１０を支持する台座６２４の外周部と支持部材６２７とが、梁６３０によってつながれた構成となっている。このようにすることで、振動部が大きく振動する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特開２０００−１４０７５９号公報の構成によれば、図３１に示したような、台座５２４の外周部全体が固定された構成と比較して確かに大きな振動振幅が得られる。しかし、振動振幅をより大きくするためには、梁のストロークを伸ばす必要がある。梁のストロークを伸ばせば、当然ながらアクチュエータが大型化してしまうという問題がある。【００１１】
また、特開２０００−１４０７５９号公報の圧電アクチュエータはそもそも携帯電話機などのバイブレータ用に用いられるものであり、スピーカとして音楽等を再生させることについては一切考慮されていない。バイブレータとしてのみ用いるのであれば、単に音圧を向上させるだけでよいが、スピーカとして用いる場合には、その周波数特性までを考慮して圧電アクチュエータの振動の態様を考える必要がある。【００１２】
これについて図３４を参照して説明する。図３４Ａは電磁式アクチュエータの振動の態様を示したものであり、振動部が平均的に上下振動するようなピストン型の振動形態となっている。これに対し、図３４Ｂは一般的な圧電アクチュエータの振動の態様を示したものであり、中央部の振幅が最大となるような屈曲運動型の振動態様となっている。音響素子の周波数特性を良好にするためには、圧電アクチュエータの振動態様を少しでもピストン型に近づけることが望ましいが、特開２０００−１４０７５９号公報に開示された構成では、振幅が改善されたとは言え、結局のところ屈曲運動であることには変わりがない。【００１３】
これは特開２００１−１７９１７号公報についても同様である。また、特開２００１−１７９１７号公報に開示された構成では、梁が周方向に形成されていることから（梁が放射状に延在するものではないことから）、動作時に、台座に回転運動が誘起される可能性もある。このような圧電アクチュエータを音響素子として利用した場合、音が歪んでしまう等の問題点が生ずる可能性がある。【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、音響素子として用いる場合に、高い音圧及び良好な周波数特性が得られ、しかも小型化にも有利な圧電アクチュエータ、それを用いた音響素子及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の圧電アクチュエータは、圧電素子と、台座と、台座の端部から互いに異なる方向に延びる４本の梁部材と、支持部材と、を有する。圧電素子は互いに対向する２つの主面を有している。台座は伸縮性のある部材からなり、主面の一方が貼り付けられる水平面を備えている。支持部材は梁部材が接続され、圧電素子と前記台座とを支持する。このような圧電アクチュエータにおいて、各梁部材は、台座に接続され台座の水平面と平行に延びる延長部と、延長部に連なって、延長部と交差する方向に延在する立上がり部と、を有し、立上がり部と延長部とが成す角度が、１２０°〜１５０°の範囲内である。
【００１６】
本発明の圧電アクチュエータでは、梁部は一直線状ではなく折り曲げられた形態となっている。それにより梁部のストロークが長尺化するようになっているため、梁部のストロークを伸ばすのに伴なってアクチュエータの輪郭サイズが大型化することはない。また、梁部のストロークが長尺化しているため、十分な振動振幅が得られ、ひいては音響素子として用いた際の音圧向上にも寄与する。本発明の圧電アクチュエータは、延長部の屈曲運動と、立上がり部のピボット運動とを伴いながら振動部が振動するものである。そのため、梁部を単に直線状に延ばした従来の構成と比較して、更に、振動の態様がピストン型（電磁式アクチュエータの振動態様）により近づくこととなる。【００１７】
上述の本発明において、台座及び複数の梁部材は一体部材として構成されていてもよい。また、圧電素子の形状は円形であってもよいし、正方形であってもよい。また、２つの圧電素子を台座両面に配置してバイモルフ型の圧電素子を利用してもよい。更には、圧電材料層と電極層とが交互に積層された積層型構造の圧電素子を利用することもできる。【００１８】
本発明の構成につき、より具体的には、延長部又は立上がり部の一部に湾曲部が形成されていてもよく、この湾曲部は、例えば、一端を延長部の端部に一致させた状態で、立上がり部の一部に形成されたものであってもよい。更に、梁部は、２回曲げの構成、すなわち、立上がり部に連なると共に立上がり部に対し交差する方向に延在し、その端部が支持部材に接続されている他の延長部を更に有する構成であってもよい。
【００１９】
本発明の音響素子は、上述の圧電アクチュエータと、その圧電アクチュエータにおける圧電素子、台座、又は延長部の少なくとも一部に接合された振動膜とを有し、圧電アクチュエータを駆動源として振動膜が振動することで音を発生するものである。また、本発明の電子機器は、このような音響素子を備えたもの、あるいは、上述の圧電アクチュエータを備えたものである。
【発明の効果】
【００２０】
上述したように、本発明の圧電アクチュエータによれば、梁部のストロークが十分に確保されることから音響素子として用いた場合に高い音圧を得ることができる。また、一直線状ではなく、折り曲げの形態で梁部が構成されていることから、振動の態様がピストン型に近づく。したがって、音響素子の周波数特性を良好なものとすることができる。また、このような構成の梁部は、圧電アクチュエータの輪郭サイズを大型化させることなく、ストロークを伸ばすことができる点でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は第１の実施形態に係る圧電アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図２】図２は図１の圧電アクチュエータの動作について説明するための図である。
【図３】図３は従来の圧電アクチュエータの一例を示す断面図である。
【図４】図４は第２の実施形態に係る圧電アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図５】図５は第３の実施形態に係る圧電アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図６】図６は第４の実施形態に係る圧電アクチュエータの構成を示す上面図である。
【図７】図７は第５の実施形態に係る圧電アクチュエータの構成を示す上面図である。
【図８】図８は第６の実施形態に係る圧電アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図９】図９は第７の実施形態に係る圧電アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は第８の実施形態に係る圧電アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は圧電素子の他の構成例を示す斜視図である。
【図１２】図１２は第９の実施形態に係る音響素子の構成を示す断面図である。
【図１３】図１３は振動形態と振動速度比について説明するための図である。
【図１４】図１４は平均振動速度振幅の測定点について説明するための図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは実施例１に係る圧電アクチュエータの構成を示す上面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは実施例１に係る圧電アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは比較例１に係る圧電アクチュエータの構成を示す上面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは比較例１に係る圧電アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは実施例２に係る圧電アクチュエータの構成を示す上面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは実施例２に係る圧電アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図１８】図１８は実施例３に係る圧電アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図１９】図１９は実施例４で用いられる圧電素子の構成を示す図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは実施例５に係る圧電アクチュエータの構成を示す上面図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは実施例５に係る圧電アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図２１】図２１は実施例６Ａの結果を示すグラフである。
【図２２】図２２は実施例７に係る音響素子の構成を示す断面図である。
【図２３】図２３は実施例８に係る音響素子の構成を示す断面図である。
【図２４】図２４は本発明に係る圧電アクチュエータを搭載した携帯電話機の例を示す正面図である。
【図２５】図２５は比較例４として用意された従来型の音響素子の構成を示す断面図である。
【図２６】図２６は実施例９、１０及び比較例３、４に係る音響素子の周波数特性を示すグラフである。
【図２７】図２７は実施例１２に係る圧電アクチュエータの構成を示す断面図であり、弾性体のみを示している。
【図２８】図２８は実施例１２の検証結果として、距離Ｘと共振周波数と最大振動速度振幅との相関を示すグラフである。
【図２９】図２９は実施例１３に係る圧電アクチュエータの構成を示す断面図であり、弾性体のみを示している。
【図３０】図３０は実施例１４に係る圧電アクチュエータの構成を示す断面図であり、弾性体のみを示している。
【図３１】図３１は従来の圧電アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図３２】図３２は図３１の圧電アクチュエータの振動の態様を模式的に示す断面図である。
【図３３】図３３は従来の他の圧電アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図３４Ａ】図３４Ａは圧電アクチュエータの振動の態様について説明するための図であり、電磁式アクチュエータの振動態様を示す。
【図３４Ｂ】図３４Ｂは圧電アクチュエータの振動の態様について説明するための図であり、一般的な圧電アクチュエータの振動態様を示す。
【符号の説明】
【００２２】
１０、１０Ａ    圧電素子
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ    上部電極層
１２    圧電板
１３    下部電極層
１４    電極層
２４、２４Ａ    台座
２７、２７Ａ    支持部材
２７ａ    外周壁
３０、３０Ａ    梁部
３５、３５Ａ    延長部
３５ｂ    引出し部
３６    立上がり部
３６ａ    固定端
３７    湾曲部
３８    延長部
３８ａ    固定端
５０〜５７    圧電アクチュエータ
６１    振動膜
７０    音響素子
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る圧電アクチュエータの構成を示す斜視図である。図１に示すように本実施形態の圧電アクチュエータ５０は、互いに対向する２つの主面（図示上下面）を有する圧電素子１０と、その圧電素子１０を支持する台座２４と、台座２４の外周部に設けられた４本の梁部３０と、その梁部３０を介して、台座２４及びそれに固定された圧電素子１０を支持する支持部材２７とを有している。なお、圧電アクチュエータ５０の使用時の姿勢は特に限定されるものではないが、説明の都合上、図１に示す姿勢を基準として、以下の説明を行う。すなわち、図示横方向を水平方向とし、図示縦方向を高さ方向とする。台座２４及び後述する延長部３５は水平面となっている。【００２５】
圧電素子１０は、圧電セラミックスからなる圧電板１２を有し、圧電板１２の互いに向かい合う主面のそれぞれに上部電極層１１及び下部電極層１３が形成されている。圧電板１２は、上面側から見た輪郭形状が矩形であり、図示白抜き矢印に示す厚さ方向に分極されている。このように構成された圧電素子１０は、上部電極層１１及び下部電極層１３に交流電圧を印加し、交番的な電界を付与すると、その主面が拡大又は縮小するような伸縮動作をする。【００２６】
台座２４は弾性体（伸縮性のある材料）で構成され、その輪郭形状は圧電板１２の輪郭形状と同じになっている。台座２４の材質としては、金属材料（例えばアルミ合金、リンセイ銅、チタン、又はチタン合金など）や、樹脂材料（例えばエポキシ、アクリル、ポリイミド、又はポリカーボネートなど）など、圧電素子を構成するセラミック材料より低剛性の材料を広く用いることが可能である。台座２４の上面には、圧電素子１０の下部電極層１３が固定されるようになっており、これにより、台座２４が圧電素子１０を拘束することとなる。なお、例えばエポキシ系接着剤を用いて、圧電素子１０と台座２４とを接合してもよい。【００２７】
支持部材２７は、中央部がくり抜かれた枠状の部材であり、その各辺に、各梁部３０の端部が取り付けられるようになっている。支持部材２７は、圧電アクチュエータの筐体を構成するものであってもよく、樹脂材料であってもよいし、金属材料であってもよい。【００２８】
なお、図１では支持部材２７がシート状の部材のように描かれているが、実際には支持部材２７は所定の厚みを有している。この厚みが薄すぎると支持部材２７の剛性が低減し、部材が変形し易くなる。支持部材２７は、上述の通り梁部材を介して圧電素子１０等を支持するものである。したがって、圧電素子１０等の振動に支障をきたさないためにも、支持部材２７は、ある程度の剛性を有し、振動に対して耐性を備えた部材で構成されている必要がある。【００２９】
梁部３０は、台座２４の外周部の各辺に１つずつ設けられており、台座２４から外側に向かって、台座と同一の平面内（水平面内）にまっすぐに延びる延長部３５と、これに連なり延長部３５から直角に折り曲げられた立上がり部３６とを有している。そして、立上がり部３６の端部が支持部材２７に固定されるようになっている。【００３０】
台座２４と梁部３０とは、別部材で構成することも可能であるが、作製の容易性からすれば、例えば１枚のシート状部材を所定形状に打ち抜くと共に、適宜折り曲げ加工を行い、一体部材として構成してもよい。また、うねり等を発生させないためには、台座２４を正方形にするとともに、各梁部３０をそれぞれ同じ構成とすることが有効である。【００３１】
次に、以上のように構成された本実施形態の圧電アクチュエータの振動の発生メカニズムについて図２を参照して説明する。【００３２】
図２の（ｂ）は、圧電素子１０に電圧が印加されていない中立状態を示している。この状態で圧電素子に所定の電圧を印加すると、図２の（ａ）に示すように圧電素子１０の面積が縮小する。ここで、圧電素子１０の下面は台座２４によって拘束されているため、圧電素子の上面と下面とで変形量に差が生じ、その結果、図示するような凹型の変形モードとなる。また、台座２４自体も、この圧電素子１０の縮小に伴って僅かに縮むこととなる。台座２４が縮む結果、立上がり部３６の上端が内側に向かって引き寄せられ、立上がり部３６は固定端３６ａを支点としてピボット動作することとなる。【００３３】
次に、圧電素子１０に対し、今度は上記とは逆の電圧を印加すると、図２の（ｃ）に示すように圧電素子１０の面積が拡大する。上記と同じように、台座による拘束効果により、圧電素子の上面と下面とで変形量に差が生じ、その結果、図示するような凸型の変形モードとなる。また、台座２４が広がる結果、立上がり部３６の上端は外側に向かって押されるため、立上がり部３６は外側に向かってピボット動作することとなる。【００３４】
本実施形態の圧電アクチュエータ５０は、上記のような凹型の変形モードと凸型の変形モードを交番的に繰り返すことで、台座２４、延長部３５、及び圧電素子１０（以下、これらをまとめて「振動部」とも言う）が上下方向に振動するようになっている。【００３５】
本実施形態では、梁部は一直線状ではなく折り曲げられた形態になっているものの、梁部全体としては十分なストロークが確保されている。したがって、アクチュエータのサイズを大型化させることなく、十分な振動振幅が得られるものとなる。また、このように大振動振幅が得られる圧電アクチュエータを音響素子として用いれば、音圧の向上を図ることが可能となる。【００３６】
梁部のストロークが長尺化しているということは、梁部の見かけ上の剛性が低下していることを意味する。そして梁の剛性が低下すれば共振周波数が下がることとなり、共振周波数が下がれば、下記の理由から、音響素子の周波数特性が改善されることになる。【００３７】
すなわち、通常、音響素子においては共振周波数ｆ０  以下の周波数の音を出すのは比較的困難であるため、共振周波数ｆ０  以降の周波数帯のみを、再生可能な音として利用することが多い。圧電アクチュエータの構造によって決定されるこの共振周波数ｆ０  が、高周波数帯域（例えば１５００Ｈｚ）にあるような場合、極単に言えば、音響素子は１５００Ｈｚ以降の帯域の音しか発生できないこととなる。したがって、携帯電話機等においてより広い周波数帯域で音楽を再生するためには、共振周波数ｆ０  をより低いところに設定することが重要である。【００３８】
なお、携帯電話機等で音楽を再生する場合に必要な周波数帯域は１０００〜３０００Ｈｚであることが好ましい。よって、共振周波数ｆ０  が１０００Ｈｚ以下である圧電アクチュエータは携帯電話機等に好適であり、特に、本実施形態のような小型化にも有利なアクチュエータであればその利用価値は非常に高いものとなる。【００３９】
さて、図２に示したように、本実施形態の圧電アクチュエータは、延長部３５及び台座２４の屈曲運動と、立上がり部３６のピボット動作とを伴いながら振動部が振動するものである。しがって、単に梁のストロークを伸ばしただけの従来の構成と比較して、振動の態様をよりピボット型に近づけることが可能となる。【００４０】
なお、本実施形態の圧電アクチュエータ５０は、下記の点において、従来例（特開昭６１−１１４２１６号公報）に見られる弾性体の蛇腹状のうねり構造とは異なっている。圧電アクチュエータはもともと、負荷と接続し、動力を伝達する機構であるが、図３に示すような従来のうねり構造７３１では、剛性が低減し、圧電素子７１０による発生力が支持部材７２７に伝わらず、空気などの負荷があると振動量が大幅に低下するためである。【００４１】
本発明に係る圧電アクチュエータにおいて重要なことの一つは、図２からも明らかなように、延長部３５の引出し位置３５ｂ（延長部３５と台座２４との境界部を指す）と、固定端３６ａとが同一水平面内に位置していない点にある。別な言い方をすれば、引出し位置３５ｂと固定端３６ａとは異なる高さに設けられていることが重要である。これに対して図３の構成では、うねり構造７３１の引出し位置７３１ｂと、固定端７３１ａとが同一平面内に位置している。このような構成の場合、圧電素子の伸縮運動の発生力がうねり構造で吸収されてしまい大きな振動振幅を得ることができないと考えられる。そこで、本発明では、上記のように引出し位置３５ｂと固定端３６ａを同一水平面内に位置させないようにしており、これにより、圧電素子の発生力が効率的に振動に変換されるようになっている。また、このことは、後述する他の実施形態においても同様であり、第２〜第９の各実施形態のいずれにおいても、引出し位置と固定端は同一水平面内に位置しないようになっている。【００４２】
本実施形態の圧電アクチュエータは、上記の他にも下記のような利点を有する。【００４３】
まず、圧電アクチュエータの振動特性は、梁部材の材料特性、数、形状（幅及びストローク）を適宜変化させることによって容易に調整可能である。特に、梁部材のストロークの調整は、圧電アクチュエータの筐体のサイズ（支持部材のサイズ）を変えることなく行うことができるため、支持部材を共通部品として用いることができ、製造コストの低減にも有利である。【００４４】
また、従来、圧電アクチュエータの共振周波数を下げるためには、圧電素子を薄くして対応することもあったが、本発明によれば比較的厚い圧電素子を用いたとしても、梁部材のストローク等を変更するだけで共振周波数を下げることが可能である。一般に、薄い圧電素子は、セラミックスの焼成時に割れが生じたり、取扱い時に破損しやすいといったことから、製造コストが高くなる。これに対して、本発明によればそのような薄い圧電素子を用意する必要がないため、製造コストを抑えることが可能となる。【００４５】
本発明に係る圧電アクチュエータは、携帯電話機やノート型パーソナルコンピュータの他にも、小型ゲーム機器の振動源、あるいは音源としても利用可能である。ところで、圧電素子としてセラミックスを用いる圧電アクチュエータにおいては、落下させた際に圧電素子が破損しやすいという一面があった。他方、上記のような携帯型の電子機器は、使用時にユーザーが誤って機器を落下させてしまうことも多く、このことから、従来、圧電アクチュエータは携帯型の機器には適していないと考えられてきた。しかしながら、本発明の圧電アクチュエータでは、梁部で支持した台座上に圧電素子が固定される構成となっているため、仮に落下した場合であっても、その衝撃が梁部の変形により吸収され、圧電素子の破損が生じにくいものとなっている。したがって、携帯型の機器に対しても好適に利用することが可能である。【００４６】
（第２の実施形態）
本発明の圧電アクチュエータは、上記実施形態に示したものに限らず、図４に示すような構成であってもよい。【００４７】
図４に示す圧電アクチュエータ５１は、第１の実施形態の構成に対して圧電素子１０の配置位置を変更したものであり、圧電素子１０は、台座２４の下面に取り付けられている。このような構成であっても、圧電素子１０の伸縮動作に伴なって台座２４の面積が拡大及び縮小し、上記実施形態同様、振動部が上下に振動することとなる。【００４８】
なお、本質的な相違点ではないが、本実施形態における支持部材２７では、その側縁側に外周壁２７ａが形成されている。このように外周壁２７ａが形成されている場合には、立上がり部３６と外周壁２７ａの内面との間にクリアランスＬ1  を確保することが好ましい。図２を参照して説明した通り、立上がり部３６は固定端３６ａを支点としてピボット動作をするものであるため、仮にクリアランスＬ１  が確保されていないとすれば、立上がり部３６が外周壁２７ａと干渉して振動動作に支障をきたす可能性があるためである。【００４９】
（第３の実施形態）
本発明の圧電アクチュエータは、また、上記実施形態に示したものに限らず、図５に示すような構成であってもよい。【００５０】
図５に示す圧電アクチュエータ５２は、円形に形成された圧電素子１０Ａを利用するものであり、これに対応して、台座２４Ａの形状も円形となっている。その他の構成は第１の実施形態と同一である。また、圧電素子１０Ａ自体の構造も第１の実施形態と変わるところはなく、圧電板の上下面にそれぞれ上部電極層と下部電極層とが形成された構造となっている。【００５１】
本実施形態の構成によれば、圧電素子１０Ａが円形に形成されていることから次のような利点が得られる。すなわち、円形素子が伸縮運動（径拡がり運動）する際のエネルギー効率は、矩形素子と比較して高いため、同じ電圧を印加した場合、本実施形態の構成の方がより大きな駆動力が得られることとなる。そして、このような大きな駆動力が梁部に伝搬することで、圧電アクチュエータの振動量が増加する。また、円形素子の場合、その中心から周縁部までの距離が均一であることから、梁部に振動を伝搬する際に生じる応力が均等に分散され、エネルギー効率が高まり、振幅が増大化するという利点もある。【００５２】
このような、素子形状に起因する作用効果に着眼すれば、圧電素子及びその周辺の構造は、対称性が高いものであることが好ましい。すなわち、圧電アクチュエータの形状としては対称性が高い円形が好ましく、また、矩形であったとしても正方形に近いものであれば、対称性が比較的高いためエネルギー効率よく振動を発生させることが可能となる。【００５３】
（第４の実施形態）
本発明の圧電アクチュエータは、更に、上記実施形態に示したものに限らず、図６に示すような構成であってもよい。【００５４】
図６に示す圧電アクチュエータ５３は、第１の実施形態同様、矩形の圧電素子を利用するものであるが、台座２４に対する延長部３５Ａの形状が変更されている。すなわち、延長部３５Ａは、台座２４の各辺と同じ幅に形成されている。特に限定されるものではないが、１枚のシート状部材の四隅部を切り欠くと共に、延長部３５Ａの先端側を折り曲げることで、台座２４と４本の梁部とが一体となった弾性体を製造することも可能である。【００５５】
上記のように構成された本実施形態の圧電アクチュエータ５３であっても、圧電素子の伸縮動作に伴なって台座２４の面積が拡大及び縮小し、第１の実施形態と同様に振動部が上下に振動することとなる。【００５６】
（第５の実施形態）
本発明の圧電アクチュエータは、他にも、上記実施形態に示したものに限らず、図７に示すような構成であってもよい。【００５７】
図７に示す圧電アクチュエータ５４は、第１の実施形態の構成に対して支持部材２７の形状を変更したものであり、支持部材２７Ａの輪郭形状は円形をなしている。その他の構成は第１の実施形態のものと同一である。なお、図７では、支持部材２７Ａにおける、梁部が接続される部分は、円筒状部材の内周壁の一部（４ヶ所）を内側に向かって突出させた形状となっているが、これに限定されるものではない。円筒状部材として設けられた支持部材に対して梁部が直接接続される構成であってもよい。【００５８】
（第６の実施形態）
本発明において、振動部の振幅を大きくするため、及び、振動の態様を制御するためには、梁部の構造が重要となるが、梁部は上記実施形態に示したものに限らず、図８に示すような構造であってもよい。【００５９】
図８に示す圧電アクチュエータ５５では、立上がり部３６と延長部３５との間に湾曲部３７が形成されている。湾曲部３７は、立上がり部３６の上部側を、半円状に、外側に向かって湾曲させた部位であり、湾曲部３７の一端は延長部３５の端部に一致している。【００６０】
もっとも、湾曲部３７が形成される位置は、梁部の一部であれば特に限定されるものではなく延長部３５側に形成されていてもよい。【００６１】
（第７の実施形態）
本発明の圧電アクチュエータは、更に、図９に示すような構成であってもよい。図９に示す圧電アクチュエータ５６では、立上がり部３６の下端に連なり、立上がり部３６に対して直交する延長部３８が形成されている。例えば、立上がり部３６の下部側を外側に向かって折り曲げることで延長部３８を形成してもよい。延長部３８の端部は、支持部材に固定される固定端３８ａとなっている。【００６２】
このように構成された圧電アクチュエータ５６であっても、基本的には、図２に示した第１の実施形態のアクチュエータと同様に振動する。すなわち、図９の（ｂ）の中立状態から圧電素子１０に所定の電圧を印加すると、図９の（ａ）に示すように、延長部３８のピポット動作を伴いながら、凹型の変形モードとなる。これとは逆の電圧を印加すれば、今度は、図９の（ｃ）に示すような凸型の変形モードとなる。こうした２つのモードを繰り返すことで、振動部が上下に振動するようになっている。【００６３】
本実施形態のような圧電アクチュエータを構成するに際しては、梁部は複数の折れ曲がり箇所を有していてもよいが、先に述べた通り、引出し部３５ｂと固定端３８ａとが同一水平面内に位置しないようにすることが重要である。【００６４】
（第８の実施形態）
以上、圧電素子が台座の一方の面に固定された形態を例に挙げて説明してきたが、本発明の圧電アクチュエータは、図１０に示すようにバイモルフ型の圧電素子を利用することも可能である。【００６５】
図１０に示す圧電アクチュエータ５７では、台座２４の上面及び下面にそれぞれ圧電素子１１Ａ、１１Ｂが配置された積層構造となっており、図示矢印にて示すように、圧電素子１１Ａ、１１Ｂの分極方向は逆向きとなっている。したがって、各圧電素子に交流電圧を印加すると、一方が伸びると共に他方が縮み、各圧電素子と台座２４との間の拘束効果によって上下方向への屈曲振動が生じるようになっている。換言すれば、本実施形態ではバイモルフ型の圧電素子がそれ自体で屈曲運動を発生するようになっており、このような構成によれば、上記したような１枚型の圧電素子の構成と比較して大きな駆動力を得ることができる。【００６６】
なお、圧電素子はそれ自体が積層構造になっているものであってもよい。これについて図１１を参照して説明する。図１１に示すように、圧電素子１１Ｃは、圧電材料からなる圧電板１２ａ〜１２ｅが５層に積層された多層構造であり、圧電板同士の間には電極層１４ａ〜１４ｄが一層ずつ形成されている。各圧電板の分極方向は一層ごとに逆向きとなっており、また、電界の向きも交互に逆向きとなるように構成されている。このような構成によれば、電極層間に生じる電界強度が高まるため、圧電板の積層数に応じて圧電素子全体としての駆動力が向上する。【００６７】
（第９の実施形態）
本発明の音響素子の一例を図１２を参照して説明する。図１２の音響素子７０は、図４に示した圧電アクチュエータ５１の上面部に振動膜６１を貼り付けたものである。具体的には、振動膜６１は、その中央部が台座２４上面で支持されると共に、周縁部は支持部材の外周壁２７ａの上端部に固定されている。このように振動膜６１を設けることにより、共振周波数近傍の急峻な振動の変化が抑制され、平潤な音圧・周波数特性を有する、スピーカ、レシーバ等の音響素子を実現できる。【００６８】
振動膜６１の種類としては、例えば、紙であってもよいし、ポリエチレンテレフタラートなどの有機フィルムであってもよい。振動膜６１として有機フィルムなどの絶縁基材を用いると、メッキ技術等により、圧電素子１０への金属配線を基材上に設けることが可能となり、この金属配線を電気端子リードとして利用することができる。そして、電極材料の導通などを回避することができるため、信頼性が向上する。また、共振周波数が相互に異なる複数個の圧電アクチュエータに振動膜を貼り付け、電子機器に適用すると、互いに音圧レベルが低かった帯域を補完することが可能となり、広範囲の周波数にわたり大きな音圧を発することが可能な音響装置ができる。【００６９】
なお、台座２４の上面に圧電素子が配置されている場合、振動膜は、その圧電素子の一部に貼り付けられていてもよい。あるいは、振動膜の一部と、台座又は延長部の一部とを接合することにより、振動膜が振動するような構成をとってもよい。
【実施例】
【００７０】
本発明の圧電アクチュエータの特性評価を下記実施例１〜１２及び比較例１〜４によって行い、本発明の効果を確認した。以下に評価項目を示す。
（評価１）共振周波数の測定：交流電圧１Ｖを入力したときの共振周波数を測定した。
（評価２）最大振動速度振幅：交流電圧１Ｖを入力したときの最大振動速度振幅Ｖmax（図１３参照）を測定した。
（評価３）平均振動速度振幅：図１４に示すように、圧電素子１０の上面横方向に均一に分割された２０箇所の測定点において振動速度振幅を測定し、これらの平均値を算出した。
（評価４）振動形態：図１３に示すように、「振動速度比」を平均振動速度振幅／最大速度振幅と定義し、この振動速度比の値に基き振動の形態を判別した。すなわち、振動速度比が小さいときには図１３（ａ）に示すような屈曲運動（山型運動）となり、振動速度比が大きいときには図１３（ｂ）に示すような往復運動(ピストン型運動)となることから、本実施例では、そのしきい値を振動速度比＝０．８として、振動速度比が０．８未満のときには屈曲運動、０．８以上のときにはピストン型運動であると判別した。
（評価５）音圧レベルの測定：交流電圧１Ｖｒｍｓ入力時、１ｋＨｚでの音圧レベルを、素子から１０ｃｍ離れた位置に配置したマイクロホンにより測定した。
（評価６）落下衝撃試験：圧電アクチュエータを搭載した携帯電話機を、５０ｃｍの高さから５回自然落下させ、落下衝撃安定性試験を行った。試験後の破損状態（割れ等）を目視で確認すると共に、試験後の音圧レベルの測定も行なった。【００７１】
（実施例１）
実施例１として、図１５Ａ、図１５Ｂに示すような、台座２４の下面に圧電素子１０が貼り付けられた圧電アクチュエータを作製した。【００７２】
各部の具体的な構成は下記の通りである。
圧電素子：外形＝□１０ｍｍ、厚み＝０．５ｍｍの圧電板（圧電材料層、図１参照）の両面に、それぞれ厚み８μｍの上部電極層及び下部電極層を形成した。
弾性体：厚み＝０．０５ｍｍのリン青銅とした。なお、「弾性体」とは、台座、延長部、及び立上がり部が一体に形成された構造体を指す。
梁部：立上がり部高さ＝１．０ｍｍ、延長部長さ＝２．０ｍｍ、梁部幅寸法＝４．０ｍｍ、梁部の折曲り角度＝９０°
支持部材：外形＝φ１７ｍｍ、厚み＝１．５５ｍｍ、クリアランスＬ１  ＝１．０ｍｍ、材質＝ＳＵＳ３０４【００７３】
なお、圧電板には、ジルコン酸チタン酸鉛系セラミックを用い、電極層には、銀／パラジウム合金（重量比７０％：３０％）を使用した。この圧電素子の製造は、グリーンシート法により行い、大気中で１１００℃−２時間にわたって焼成し、その後、圧電材料層に分極処理を施した。また、圧電素子はエポキシ系接着剤を用いて弾性体の台座部に接着した。
〔結果〕
共振周波数＝６３５Ｈｚ
最大振動速度振幅＝２６０ｍｍ／ｓ
振動速度比＝０．８４
振動の態様＝ピストン型運動【００７４】
上記から明らかなように、本実施例の圧電アクチュエータによれば、共振周波数の低減が実現され、また、振動振幅も大きいことが実証された。更に、振動速度比は０．８４であり、ピストン型の振動態様をとるものであった。【００７５】
（比較例１）
比較例１として、図１６Ａ、図１６Ｂに示すような、梁部を有さない従来の圧電アクチュエータを作製した。比較例１の構成では、台座５２４の両面にそれぞれ圧電素子５１０Ａ、５１０Ｂが貼り付けられており、バイモルフ構造となっている。なお、両圧電素子は外形形状を同じくして構成されているが、分極方向は逆向きになっている。【００７６】
各部の具体的な構成は下記の通りである。
圧電素子：外形＝φ１６ｍｍ、厚み＝１．０ｍｍであり、圧電素子の外周部は支持部材に接合されている。
台座：厚み＝０．３ｍｍのリン青銅（金属板）とした。
梁部：ナシ
支持部材：外形＝φ１７ｍｍ、厚み＝２．３ｍｍ
〔結果〕
共振周波数＝１４９８Ｈｚ
最大振動速度振幅＝４２ｍｍ／ｓ
振動速度比＝０．３７
振動の態様＝屈曲運動【００７７】
（実施例２）
実施例２として、図１７Ａ、図１７Ｂに示すような圧電アクチュエータを作製した。この圧電アクチュエータは、実施例１の圧電アクチュエータの梁部３０の構成を変更したものである。梁部には、図８に示したような湾曲部３７が形成されており、その他の構成は実施例１の圧電アクチュエータと同一である。【００７８】
各部の具体的な構成は下記の通りである。
圧電素子：実施例１と同じ
弾性体：実施例１と同じ
梁部：立上がり部高さ＝１．０ｍｍ、延長部長さ（湾曲部を一部に含み）＝２．０ｍｍ、梁部幅寸法４．０ｍｍ、湾曲部曲率＝Ｒ２．０
支持部材：実施例１と同じ
〔結果〕
共振周波数＝４７２Ｈｚ
最大振動速度振幅＝３４５ｍｍ／ｓ
振動速度比＝０．９１
振動の態様＝ピストン型運動【００７９】
上記から明らかなように、本実施例の圧電アクチュエータによれば、共振周波数が実施例１よりも更に低減し、また、振動振幅も大きいことが実証された。更に、振動速度比は０．９１であり、ピストン型の振動態様をとるものであった。【００８０】
（実施例３）
実施例３として、図１８に示すような圧電アクチュエータを作製した。この圧電アクチュエータは、実施例１の圧電アクチュエータの台座両面に圧電素子を配し、バイモルフ型としたものであり、その他の構成は基本的には実施例１の圧電アクチュエータと同一である。【００８１】
各部の具体的な構成は下記の通りである。
圧電素子：外形＝□１０ｍｍ、厚み＝０．４ｍｍのものを使用した。なお、各圧電素子における上部電極層及び下部電極層はいずれも、実施例１と同様であり、その厚みは８μｍとした。
弾性体：実施例１と同じ
梁部：実施例１と同じ
支持部材：外形φ１７ｍｍ、厚み＝１．９５ｍｍ、クリアランスＬ１  ＝１．０ｍｍ
〔結果〕
共振周波数＝６６２Ｈｚ
最大振動速度振幅＝２９８ｍｍ／ｓ
振動速度比＝０．８７
振動の態様＝ピストン型運動【００８２】
上記から明らかなように、本実施例の圧電アクチュエータによれば、共振周波数の低減が実現され、また、振動振幅も大きいことが実証された。【００８３】
（実施例４）
実施例４として、次のような圧電アクチュエータを作製した。すなわち、実施例１の圧電アクチュエータの単層型圧電素子に代え、多層型の圧電素子を備えた圧電アクチュエータを作製した。その他の構成は、実施例１の圧電アクチュエータと同一であるため、ここでは、多層型の圧電素子の構成のみ図１９に示す。圧電素子自体は、基本的には図１１に示した圧電素子１０Ｃと同様の構成をなしている。すなわち５層の圧電材料層のそれぞれの間に電極層が配置された構成となっている。【００８４】
具体的な構成は下記の通りである。
圧電板（圧電材料層）：外形＝□１０ｍｍ、厚み＝８０μｍ×５層
電極層：厚み＝３μｍ×４層
最終的な圧電素子：外形＝□１０ｍｍ、厚み＝約０．５ｍｍ
支持部材：外形＝φ１７ｍｍ、厚み＝１．５５ｍｍ、クリアランスＬ１  ＝１．０ｍｍ【００８５】
なお、この圧電素子の製造は、グリーンシート法により行い、大気中で１１００℃−２時間にわたって焼成した。その後、図１９に示すように、各電極層を結線（９２０２）する銀電極を形成した後、圧電材料層の分極の向きを揃える分極処理を施し、これにより、矢印９２０５にて示すような分極の向きとした。また、上面及び下面にそれぞれ絶縁層９２０３、９２０４を形成した。上部の絶縁層９２０３の表面には、電極パッド９２０１ａ、ｂを設け、電極パッドを銅箔で接合し、結線した。
〔結果〕
共振周波数＝６５２Ｈｚ
最大振動速度振幅＝６４９ｍｍ／ｓ
振動速度比＝０．９１
振動の態様＝ピストン型運動【００８６】
上記から明らかなように、本実施例の圧電アクチュエータによれば、共振周波数の低減が実現され、また、振動振幅も大きいことが実証された。更に、振動速度比は０．９１であり、ピストン型の振動態様をとるものであった。【００８７】
（実施例５）
実施例５として、図２０Ａ、図２０Ｂに示すような圧電アクチュエータを作製した。この圧電アクチュエータは、円形の圧電素子１０Ａを備えるものであり、またそれに対応して台座２４Ａの形状も円形とされている。その他の構成は、実施例１の圧電アクチュエータと同一である。【００８８】
各部の具体的な構成は下記の通りである。
圧電素子：外形＝φ１２ｍｍ、厚み＝０．５ｍｍ
支持部材：外形＝φ１７ｍｍ、厚み＝１．５５ｍｍ
〔結果〕
共振周波数＝５３２Ｈｚ
最大振動速度振幅＝２９６ｍｍ／ｓ
振動速度比＝０．９２
振動の態様＝ピストン型運動【００８９】
上記から明らかなように、本実施例の圧電アクチュエータによれば、共振周波数の低減が実現され、また、振動振幅も大きいことが実証された。更に、振動速度比は０．９２であり、ピストン型の振動態様をとるものであった。【００９０】
（実施例６Ａ）
次に、圧電素子の厚みｄ１と弾性体（台座）の厚みｄ２の比率であるｄ１／ｄ２が圧電アクチュエータの特性に及ぼす影響について検討した結果を実施例６Ａとして説明する。なお、本実施例で用いる圧電アクチュエータは実施例１と同じ構成であり、圧電素子の厚みのみを変更することで比率ｄ１／ｄ２の変更を行った。この結果を表１、及び図２１のグラフに示す。【００９１】
【表１】
0005245409.tif 000002
【００９２】
ところで、携帯電話機の音響素子は例えば８０ｄＢ程度の音圧レベルを有していることが好ましく、これにより、携帯電話機を鞄やポケット等に入れていた場合であっても、着信音などがユーザーに良好に聞こえることとなる。そして、８０ｄｂ程度の音圧レベルを実現するためには、圧電アクチュエータの最大振動速度振幅は少なくとも２０ｍｍ／ｓ以上であることが求められる。【００９３】
表１によれば、最大振動速度振幅が２０ｍｍ／ｓ以上となっているのは、０．４≦ｄ１／ｄ２≦６．０の（実施例６ｂ〜６ｌ）の場合である。なお、ｄ１／ｄ２の値が小さすぎる場合（すなわち、圧電素子の厚みに対し台座の厚みが大きい場合）、圧電素子に対する台座の剛性が高くなり台座による拘束効果が大きくなることから、十分な振動量が得られなくなると考えられる。一方、ｄ１／ｄ２の値が大きすぎる場合（すなわち、圧電素子の厚みに対し台座の厚みが小さい場合）、台座の耐性が低く、圧電素子の発生力が良好に台座（及びそれに接続された梁部材）に伝播されなくなることから、十分な振動量が得られなくなると考えられる。【００９４】
（実施例６Ｂ）
実施例６Ａとは別に、圧電素子の厚みを０．５ｍｍに固定し、台座の厚みｄ２のみを変更して実験を行った結果を表２に示す。【００９５】
【表２】
0005245409.tif 000003
【００９６】
（実施例７）
次に、本発明を適用した音響素子について検討した結果を示す。【００９７】
実施例７として、図２２に示すような音響素子を作製した。音響素子７０は、実施例１の圧電アクチュエータ５１に振動膜６１を貼り付けたものである。振動膜６１には、厚み＝０．０５ｍｍのポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルムを使用した。
〔結果〕
共振周波数＝６３３Ｈｚ
音圧レベル＝９５ｄＢ【００９８】
（実施例８）
実施例８として、図２３に示すような音響素子を作製した。音響素子７１は、実施例２の圧電アクチュエータ５５Ａに振動膜６１を貼り付けたものである。振動膜６１は、上記実施例７と同じものとした。
〔結果〕
共振周波数＝５０３Ｈｚ
音圧レベル＝９９ｄＢ【００９９】
（比較例２）
実施例７、８の音響素子の効果を比較するため、比較例１の圧電アクチュエータに振動膜を貼り付けた従来型の音響素子を作製した。
〔結果〕
共振周波数＝１４９８Ｈｚ
音圧レベル＝６５ｄＢ【０１００】
（実施例９）
次に、音響素子を携帯電話機に搭載した例について、実施例９〜１１及び比較例３を参照して説明する。【０１０１】
実施例９として、図２４に示すような携帯電話機を用意し、これに実施例７（図２２参照）の音響素子７０を搭載した。素子から３０ｃｍ離れた位置に配置したマイクロホンにより、音圧レベルと周波数特性とを測定した。また、落下衝撃試験も行なった。
〔結果〕
共振周波数＝６４３Ｈｚ
音圧レベル＝９３ｄＢ
周波数特性：平順な特性を示した（図２６参照）
落下衝撃試験：５回落下後においても圧電素子の割れは見られず、試験後、音圧レベルを測定したところ９２ｄＢであった。【０１０２】
（実施例１０）
実施例１０として、上記同様図２４に示すような携帯電話機を用意し、これに実施例８（図２３参照）の音響素子７１を搭載した。素子から３０ｃｍ離れた位置に配置したマイクロホンにより、音圧レベルと周波数特性とを測定した。また、落下衝撃試験も行なった。
〔結果〕
共振周波数＝４９７Ｈｚ
音圧レベル＝９８ｄＢ
周波数特性：平準な特性を示した（図２６参照）
落下衝撃試験：５回落下後においても圧電素子の割れは見られず、試験後、音圧レベルを測定したところ９８ｄＢであった。【０１０３】
（比較例３）
比較例３として、上記同様図２４に示すような携帯電話機を用意し、これに比較例２の音響素子を搭載した。素子から３０ｃｍ離れた位置に配置したマイクロホンにより、音圧レベルと周波数特性とを測定した。また、落下衝撃試験も行なった。
〔結果〕
共振周波数＝１５２０Ｈｚ
音圧レベル＝６６ｄＢ
周波数特性：凹凸の激しい特性を示した（図２６参照）
落下衝撃試験：２回落下後において圧電素子の割れが見られ、この時点で音圧レベルを測定したところ５０ｄＢ以下であった。【０１０４】
（比較例４）
比較例４として、図２５に示すような従来型の音響素子を作製した。図２５に示す音響素子は、永久磁石１９１と、ボイスコイル１９３と、振動板１９２とを有し、電気端子９４を通じてボイスコイルに電流を流すことで磁力が発生し、発生した磁力により、振動板１９２に吸引と反発とを繰り返させて音を発生するものである。なお、この音響素子の外形形状は、外形＝φ２０ｍｍの円形であり、厚み＝４．０ｍｍである。【０１０５】
このように構成された音響素子に対し、素子から３０ｃｍ離れた位置に配置したマイクロホンにより、音圧レベルと周波数特性とを測定した。
〔結果〕
共振周波数＝８１０Ｈｚ
音圧レベル＝８３ｄＢ【０１０６】
図２６のグラフからも明らかなように、実施例９、１０の圧電アクチュエータを用いた音響素子は、比較例４（電磁式アクチュエータ）の周波数特性に近い周波数特性を示していた。一方、比較例３の従来型の圧電アクチュエータでは、周波数特性に激しい凹凸が見られた。この点からしても、本発明によれば音響素子の周波数特性が改善されることが実証された。特に、実施例９、１０では、いずれもその共振周波数ｆ０  が比較例３の共振周波数ｆ０  よりも低くなっており、このことから、本発明に係る音響素子の周波数帯域が拡大したことが実証された。また、実施例９、１０では、比較例３と比べてその音圧レベルの向上も図られていた。【０１０７】
（実施例１１）
実施例１１として、実施例７の音響素子を搭載したノート型パーソナルコンピュータを作製した。素子から３０ｃｍ離れた位置に配置したマイクロホンにより、音圧レベルと周波数特性とを測定した。また、落下衝撃試験も行なった。
〔結果〕
共振周波数＝６２３Ｈｚ
音圧レベル＝９１ｄＢ
落下衝撃試験：５回落下後においても圧電素子の割れは見られず、試験後、音圧レベルを測定したところ８９ｄＢであった。【０１０８】
（実施例１２）
次に、立上がり部３６（図２参照）の長さと圧電アクチュエータの特性との相関を検証した結果について説明する。図２７に示すように、実施例１のアクチュエータをベースとして、厚み０．０５ｍｍのリン青銅バネを折り曲げて作製した弾性体を用い、立上がり部３６の長さＸを０．１ｍｍから５．０ｍｍまで変更して共振周波数及び最大振動速度振幅を測定した。弾性体の上面横方向の長さ（台座及び２つの延長部を含む長さ）は１４ｍｍとした。この結果を表３に示し、また、図２８にグラフ化して示す。なお、図２８では、横軸が立上がり部の長さＸであり、図示左方の縦軸が共振周波数を示し、図示右方の縦軸が最大振動速度振幅を示している。【０１０９】
【表３】
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【０１１０】
（実施例１３）
次に、立上がり部３６がなす角度α（図２９参照）と圧電アクチュエータの特性との相関を検証した結果について説明する。図２９に示すように、実施例１のアクチュエータをベースとして、厚み０．０５ｍｍのリン青銅バネを折り曲げて作製した弾性体を用い、立上がり部が延長部に対してなす角度αを９０°〜１８０°まで変更して、共振周波数及び最大振動速度振幅を測定した。この結果を表４に示す。なお、角度αが１８０°のときには、立上がり部が、延長部からまっすぐに外側に向かって延び、フラットな状態となっている。【０１１１】
【表４】
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【０１１２】
（実施例１４）
次に、２回曲げの構成において、延長部３８の長さＬ（図３０参照）と圧電アクチュエータの特性との相関を検証した結果について説明する。図３０に示すように、図９と同じ構成を有する圧電アクチュエータにおいて、延長部３８の長さＬを０〜２．０ｍｍまで変更して、共振周波数及び最大振動速度振幅を測定した。この結果を表５に示す。なお、弾性体の構成は、上記実施例同様、厚み０．０５ｍｍのリン青銅バネを折り曲げたものである。また、立上がり部の寸法はすべて１．０ｍｍとした。また、図３０には詳細に図示していないが、圧電素子や支持部材は実施例１と同様のものを使用した。【０１１３】
【表５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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